Los mesocristales auto-similares se forman a través de la nucleación y el ensamblaje impulsados por la interfaz

Área de la Ciencia:

• Ciencias coloidales
• Ciencias de los materiales
• Geoquímica

Sus antecedentes:

• La cristalización por unión de partículas (CPA) forma nanomateriales jerárquicos y texturas minerales complejas.
• La fijación orientada, una forma de CPA, produce mesocristales que imitan a los cristales simples pero conservan la identidad de la partícula.
• La visión convencional de CPA involucra el movimiento browniano y los potenciales interpartículas, pero la regularidad mesocristalina y el papel de los ligandos siguen sin estar claros.

Objetivo del estudio:

• Investigar los mecanismos de formación de mesocristales en los óxidos de hierro, un sistema coloidal común.
• Aclarar el papel de las fases precursoras y los ligandos sujetos a la superficie en la CPA.
• Elucidar el proceso por el cual los eventos de fijación aleatoria conducen a estructuras mesocristalinas ordenadas.

Principales métodos:

• Microscopía electrónica de transmisión in situ (TEM) a 80°C.
• Técnicas TEM de "congelar y mirar".
• Se estudió la formación de mesocristales de hematita (Hm) en presencia de oxalato (Ox).

Principales resultados:

• En raras ocasiones se observaron partículas aisladas de hematita.
• Los gradientes interfaciales en las superficies cubiertas de oxalato indujeron la nucleación repetida de partículas de hematita.
• Partículas nucleadas unidas a las superficies, formando mesocristales a través de una vía impulsada por la interfaz.

Conclusiones:

• La formación de mesocristales es impulsada por gradientes interfaciales, no únicamente por el movimiento browniano aleatorio.
• Esta vía impulsada por la interfaz proporciona una nueva comprensión de la formación de mesocristales ordenados.
• Los hallazgos sugieren una amplia aplicabilidad a sistemas naturales y sintéticos que involucran óxidos de hierro y procesos coloidales similares.